模電第9章波形發(fā)生及變換電路

1、第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 iU放大電路放大電路AioUAU 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FtUU sin2ii ofUFU 如果反饋電壓如果反饋電壓 uf 與原輸入信號(hào)與原輸入信號(hào) ui 完全相等，則即使完全相等，則即使無(wú)外輸入信號(hào)，放大電路輸出端也有一個(gè)正弦波信號(hào)無(wú)外輸入信號(hào)，放大電路輸出端也有一個(gè)正弦波信號(hào)自激振蕩自激振蕩。圖 9.1.1反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 由此知放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是由此知放大電路

2、產(chǎn)生自激振蕩的條件是ifUU 即即iiofUUAFUFU 所以產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是：所以產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是：1 FA1 FA幅度平衡條件幅度平衡條件2argFAnFA 相位平衡條件相位平衡條件, 2 , 1 , 0 n第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 組成組成：放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。：放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。1.放大電路放大電路2.正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)3.選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)滿足振蕩條件滿足振蕩條件 實(shí)現(xiàn)單一頻率的振蕩實(shí)現(xiàn)單一頻率的振蕩穩(wěn)定振蕩幅度、波形好穩(wěn)定振蕩幅度、波形好常合二為一常合二為一 放大電路放大電路Aio

3、UAU 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1.RC振蕩電路：振蕩電路： 分為分為橋式橋式、移相式移相式和和雙雙T式式等常用的等常用的RC振蕩電路。振蕩電路。圖圖 9.1.2橋式、移相式和雙橋式、移相式和雙T式式RC振蕩電路振蕩電路 工作頻率較低，一般為幾赫茲至幾百千赫茲，它們的工作頻率較低，一般為幾赫茲至幾百千赫茲，它們的直接輸出功率較小，常用于低頻電子設(shè)備中。直接輸出功率較小，常用于低頻電子設(shè)備中。 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 2.LC振蕩電路振蕩電路 分為分為變壓器反饋式變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式和和電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)

4、式等常用等常用的的LC振蕩電路。振蕩電路。 工作頻率較高，可以產(chǎn)生幾十兆赫茲以上的正弦波信工作頻率較高，可以產(chǎn)生幾十兆赫茲以上的正弦波信號(hào)，它們可以直接給出較大的輸出功率，常用于高頻電號(hào)，它們可以直接給出較大的輸出功率，常用于高頻電子電路或設(shè)備中。子電路或設(shè)備中。圖圖 9.1.3LC振蕩電路振蕩電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 3.石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路圖圖 9.1.4 9.1.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路 選用石英晶體作選頻網(wǎng)絡(luò)，主要有選用石英晶體作選頻網(wǎng)絡(luò)，主要有并聯(lián)型并聯(lián)型和和串聯(lián)型串聯(lián)型石英晶體振蕩電路。石英晶體振蕩電路的工作頻率一般石英晶體振

5、蕩電路。石英晶體振蕩電路的工作頻率一般在幾十千赫茲以上，它的頻率穩(wěn)定度較高，多用于時(shí)基在幾十千赫茲以上，它的頻率穩(wěn)定度較高，多用于時(shí)基電路和測(cè)量設(shè)備中。電路和測(cè)量設(shè)備中。 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1.分析電路的結(jié)構(gòu)分析電路的結(jié)構(gòu) (1)檢查電路的基本組成，看電路是否包括放大電路、檢查電路的基本組成，看電路是否包括放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。 (2)檢查放大電路直流通路，看靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適。檢查放大電路直流通路，看靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適。 (3)檢查交流通路，看信號(hào)能否輸入、輸出和放大，即檢查交流通路，看信號(hào)能否輸入、輸出和放

6、大，即能否保證放大電路正常工作。能否保證放大電路正常工作。 2.判斷電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件判斷電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件 判斷相位平衡條件采用判斷相位平衡條件采用瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法，沿著放大和反饋，沿著放大和反饋環(huán)路判別反饋的性質(zhì)，如果是正反饋則滿足相位平衡條件，環(huán)路判別反饋的性質(zhì)，如果是正反饋則滿足相位平衡條件，否則不滿足相位平衡條件。否則不滿足相位平衡條件。 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 (1)斷開(kāi)反饋回路與放大電路輸入端的連接點(diǎn)斷開(kāi)反饋回路與放大電路輸入端的連接點(diǎn)，在斷，在斷開(kāi)點(diǎn)處加頻率為開(kāi)點(diǎn)處加頻率為f0的信號(hào)的信號(hào)Ui，經(jīng)放大電路和反饋回

7、路求反，經(jīng)放大電路和反饋回路求反饋信號(hào)饋信號(hào)Uf，根據(jù)放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)的相頻特性，確定，根據(jù)放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)的相頻特性，確定Uf= Ui之間的相位關(guān)系之間的相位關(guān)系;具體的判斷步驟是具體的判斷步驟是: (2)如果如果Ui和和Uf在在某某頻率頻率f0下相位相下相位相同同，則電路滿足相位，則電路滿足相位平衡條件，否則不滿平衡條件，否則不滿足相位平衡條件。足相位平衡條件。- - - - 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 3.判斷電路是否滿足自激振蕩的幅度條件判斷電路是否滿足自激振蕩的幅度條件 4.振蕩頻率和起振條件的估算振蕩頻率和起振條件的估算1 FA振蕩頻率振蕩頻率f0：由

8、相位平衡條件所決定。：由相位平衡條件所決定。2argFAnFA 1 FA起振條件：起振條件： 計(jì)算計(jì)算f0需要畫(huà)出斷開(kāi)反饋信號(hào)至放大電路的輸入需要畫(huà)出斷開(kāi)反饋信號(hào)至放大電路的輸入端點(diǎn)后的交流等效電路，寫(xiě)出回路增益的的表達(dá)式。端點(diǎn)后的交流等效電路，寫(xiě)出回路增益的的表達(dá)式。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1.電路組成：電路組成：(1)放大電路放大電路 同相比例運(yùn)算放大器同相比例運(yùn)算放大器 ；文氏電橋電路文氏電橋電路 0A (2)選頻與正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻與正反饋網(wǎng)絡(luò) R、C 串并聯(lián)電路；串并聯(lián)電路；(3)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié) Rf與

9、與 R1 組成的負(fù)反饋電路。組成的負(fù)反饋電路。圖圖 9.2.1RC橋式振蕩電路橋式振蕩電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 oZ1Z2)1RCj(31RC )j(3100 F式中式中: 0 = 1/RC幅頻特性：幅頻特性：相頻特性：相頻特性：2002)(31 F3arctan00F RCCRRCRZZZUUF j11j1j1212of RCCRRCRZZZUUF j11j1j1212of 2.RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)圖圖 9.2.2RC串并串并聯(lián)選頻電路聯(lián)選頻電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 幅頻特性：幅頻特性：2002)(31 F3arc

10、tan00F 相頻特性：相頻特性：時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)RC10 31 F最大，最大， F = 0 0 0 F0 F 01/3+90- -90圖圖 9.2.3 RC9.2.3 RC串并聯(lián)選頻串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率特性網(wǎng)絡(luò)的頻率特性RCf 210第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 3.振蕩頻率與起振條件振蕩頻率與起振條件(1) 振蕩頻率振蕩頻率RCf 210(2) 起振條件起振條件1 FAf = f0 時(shí)，時(shí)，31 F由起振條件：由起振條件：3 A同相比例運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)為同相比例運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)為1f1RRA 即要求：即要求：1f2RR A = 0 F = 02nFA 得：得：第第9

11、 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 Rf：串聯(lián)電壓負(fù)反饋：串聯(lián)電壓負(fù)反饋提高輸入電阻，減小輸出提高輸入電阻，減小輸出電阻，提高了輸出端的帶負(fù)載電阻，提高了輸出端的帶負(fù)載能力。還可以提高振蕩電路的能力。還可以提高振蕩電路的穩(wěn)定性和改善輸出電壓的波形穩(wěn)定性和改善輸出電壓的波形(使其更接近正弦波使其更接近正弦波)。 4.穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施 輸出幅度不穩(wěn)定，常采用輸出幅度不穩(wěn)定，常采用非線性熱敏元件非線性熱敏元件來(lái)穩(wěn)幅。來(lái)穩(wěn)幅。(1) 采用熱敏電阻采用熱敏電阻Rf：負(fù)溫度系數(shù)：負(fù)溫度系數(shù)R1：正溫度系數(shù)：正溫度系數(shù)均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅。均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅。原理：原理：UO ，電流，電流If增大，增

12、大，t Rf A UO 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 (2) 采用反并聯(lián)二極管采用反并聯(lián)二極管1f+1=RRA 電壓放大倍數(shù)為電壓放大倍數(shù)為 )/(D2f1ffRRRR RD并聯(lián)二極管的等效平均電阻值并聯(lián)二極管的等效平均電阻值 起振時(shí)起振時(shí)信號(hào)小，二極管信號(hào)小，二極管電阻大；電阻大；起振后起振后二極管電阻二極管電阻逐漸減小。逐漸減小。圖 9.2.4采用反并聯(lián)二極管的穩(wěn)幅電路 起振時(shí)起振時(shí)VD1、VD2不導(dǎo)不導(dǎo)通，通，Rf1+Rf2略大于略大于2R1。隨。隨著著 的增加，的增加， VD1、VD2逐漸導(dǎo)通，逐漸導(dǎo)通，Rf2被短接，被短接，A自自動(dòng)下降，起到穩(wěn)幅作用。動(dòng)下降，

13、起到穩(wěn)幅作用。oU第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 5.分立元件組成的橋式分立元件組成的橋式RC振蕩電路振蕩電路 0A RCf210 1ef1RRA 31 F振蕩頻率：振蕩頻率：電壓放大倍數(shù)為電壓放大倍數(shù)為1ef2RR 圖圖 9.2.59.2.5橋式橋式RCRC振蕩電路振蕩電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 6.振蕩頻率的調(diào)節(jié)振蕩頻率的調(diào)節(jié)RCf210 振蕩頻率：振蕩頻率： 用雙層波段開(kāi)關(guān)接不同電用雙層波段開(kāi)關(guān)接不同電容，作為振蕩頻率容，作為振蕩頻率f0的的粗調(diào)粗調(diào)； 用同軸電位器實(shí)現(xiàn)用同軸電位器實(shí)現(xiàn)f0的的微調(diào)微調(diào)。圖圖 9.2.99.2.9振蕩頻率

14、的調(diào)節(jié)振蕩頻率的調(diào)節(jié)第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.2.1 用相位平衡條件判斷如圖用相位平衡條件判斷如圖9.2.6(a)所示電路能否所示電路能否產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生自激振蕩?第第1級(jí)是共射放大電路級(jí)是共射放大電路第第2級(jí)是共集電極放大電路級(jí)是共集電極放大電路 瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法 負(fù)反饋負(fù)反饋第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.2.2 試判斷如圖所示的各電路能否產(chǎn)生正弦波振試判斷如圖所示的各電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩，并簡(jiǎn)述理由。蕩，并簡(jiǎn)述理由。相位條件滿足相位條件滿足 但因是共集電極放大電路，但因是共集電極放大電路，A小于小于1，幅度條件不滿足

15、。，幅度條件不滿足。故不能振蕩故不能振蕩圖 9.2.7(a)圖 9.2.7(b)第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 錯(cuò)誤一錯(cuò)誤一是集成是集成運(yùn)放輸入端的正負(fù)運(yùn)放輸入端的正負(fù)極性顛倒；極性顛倒； 例例9.2.3 一文氏電橋振蕩電路如圖一文氏電橋振蕩電路如圖9.2.8所示，接通電所示，接通電源后電路不能振蕩，請(qǐng)指出電路的錯(cuò)誤。源后電路不能振蕩，請(qǐng)指出電路的錯(cuò)誤。解：解：圖圖 9.2.8錯(cuò)誤二錯(cuò)誤二是電阻是電阻R1與與R2的位置顛倒。的位置顛倒。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 +uofuRRRCCC+uouf+RRRCCCRC超前移相電路超前移相電路 RC滯后

16、移相電路滯后移相電路 一節(jié)一節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 90 二節(jié)二節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 180 三節(jié)三節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 270 9.2.2 RC 移相式振蕩電路移相式振蕩電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 移相式振蕩電路移相式振蕩電路 集成運(yùn)放采用反相集成運(yùn)放采用反相輸入方式，故輸入方式，故振蕩頻率為：振蕩頻率為：RCf 32100ff0 F27018090當(dāng)當(dāng) F = 180 時(shí)，時(shí)，f = f0 A = -180， F = 180，即可滿足產(chǎn)，即可滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平生正弦波振蕩的相位平衡條件。衡條件。圖 9.2.10 RC移相式振蕩電路RR1

17、2f第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 振蕩頻率約為：振蕩頻率約為：RCf510 如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時(shí)滿足振幅平如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時(shí)滿足振幅平衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。 集成運(yùn)放采用反相輸集成運(yùn)放采用反相輸入方式，故入方式，故當(dāng)當(dāng) F = 180 時(shí)，時(shí)，f = f0 A = -180， F = 180，即可滿足，即可滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平衡條件。衡條件。圖圖 9.2.11 9.2.11 雙雙T T網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩電路網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩電路9.2.3 雙雙 T 網(wǎng)絡(luò)振蕩電路網(wǎng)絡(luò)振蕩電路第第9 9章章

18、 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 表表 9 - 1三種三種 RC 振蕩電路的比較振蕩電路的比較名稱(chēng)名稱(chēng)RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路移相式振蕩電路移相式振蕩電路雙雙 T 網(wǎng)絡(luò)選頻振蕩電路網(wǎng)絡(luò)選頻振蕩電路電路電路形式形式振蕩振蕩頻率頻率起振起振條件條件電路特電路特點(diǎn)及應(yīng)點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合用場(chǎng)合可方便地連續(xù)調(diào)節(jié)振蕩可方便地連續(xù)調(diào)節(jié)振蕩頻率，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅電頻率，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅電路，容易得到良好的振蕩波路，容易得到良好的振蕩波形。形。電路簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)電路簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)方便，適用于波形要方便，適用于波形要求不高的輕便測(cè)試設(shè)求不高的輕便測(cè)試設(shè)備中。備中。選選頻特性好，適用于頻特性好，適用于產(chǎn)生

19、單一頻率的振蕩波形。產(chǎn)生單一頻率的振蕩波形。RCf 2103 ARCf 3210RCf510 1 23 FARR，RR12F 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 2222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY 電路發(fā)生電路發(fā)生并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振。 2222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY 0)(22 LRLC 2222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY LR CL001 LC10 即即一般一般則則LCf 210諧振頻率：諧振頻率：此時(shí)，此時(shí)，|Z|最大最大RCLZ 0圖圖 9.3.1 LC并聯(lián)電路并聯(lián)電路第第9 9

20、章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 CQLQZ00 0 0RCLZ 01. 諧振頻率諧振頻率 f0 1 0，LC LCf210 3. 回路品質(zhì)因數(shù)回路品質(zhì)因數(shù) Q RLQ0 CLR1 4. 頻率特性頻率特性Z 0 Z01Z02Q1 Q2Q1Q2 0 F+90- -90Q1Q2Q1 Q2感性感性純阻純阻容性容性不同不同 Q 值時(shí)，值時(shí)，LC 并聯(lián)電路并聯(lián)電路的幅頻特性、的幅頻特性、相頻特性。相頻特性。2. 諧振阻抗諧振阻抗 Z0圖圖9.3.2 9.3.2 LC并聯(lián)電路的幅頻并聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性特性和相頻特性第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 L0 UUCIILC

21、 電容、電感支路的電流值：電容、電感支路的電流值：并聯(lián)回路的輸入電流值：并聯(lián)回路的輸入電流值：L000 QUQCUZUI 所以：所以：IQII LC當(dāng)當(dāng) Q 1 時(shí)，時(shí)，IIC IILLCII 結(jié)論結(jié)論：諧振時(shí)，電容支路的電流與電感支路的電流大：諧振時(shí)，電容支路的電流與電感支路的電流大小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。5. 并聯(lián)諧振的本質(zhì)并聯(lián)諧振的本質(zhì) 電流諧振電流諧振第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 Z 0 Z01Z02Q1 Q2Q1Q2 0 F+90- -90Q1Q2Q1 Q2感性感性純阻純阻容性容性結(jié)論：結(jié)論：1.LC 并聯(lián)電

22、路具有選頻并聯(lián)電路具有選頻特性。當(dāng)特性。當(dāng) f = f0 時(shí)，電路為純時(shí)，電路為純電阻性，等效阻抗值最大；當(dāng)電阻性，等效阻抗值最大；當(dāng) f f0 時(shí)，電路為容性。時(shí)，電路為容性。2. 電路的品質(zhì)因數(shù)電路的品質(zhì)因數(shù) Q 愈愈大，幅頻特性越尖銳，選頻特大，幅頻特性越尖銳，選頻特性愈好。性愈好。 3.諧振頻率的數(shù)值與諧振頻率的數(shù)值與LC并并聯(lián)電路的參數(shù)有關(guān)。聯(lián)電路的參數(shù)有關(guān)。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1234磁棒磁棒一次線圈一次線圈二次線圈二次線圈同極性端同極性端1234+CLR+u- -i反饋信號(hào)反饋信號(hào)通過(guò)通過(guò)互感互感線圈引出線圈引出第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路

23、波形發(fā)生及變換電路 放大電路：共射放大電路放大電路：共射放大電路選頻網(wǎng)絡(luò)：選頻網(wǎng)絡(luò)：LC振蕩回路振蕩回路反饋網(wǎng)絡(luò)：二次繞組反饋網(wǎng)絡(luò)：二次繞組N21.電路組成電路組成用瞬時(shí)極性判斷為用瞬時(shí)極性判斷為正反饋正反饋，所以滿足自激，所以滿足自激振蕩的相位平衡條件。振蕩的相位平衡條件。2.振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件LCf 210振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件MCRr be rbe為三極管的輸入等效電阻，為三極管的輸入等效電阻，M為繞組為繞組Nl、N2的互感，的互感，R是折合到諧振回路的等效總損耗電阻。是折合到諧振回路的等效總損耗電阻。 圖圖9.3.2 LC9.3.2 LC并聯(lián)電路的幅頻特并聯(lián)

24、電路的幅頻特性和相頻特性性和相頻特性第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.3.1 電路如圖電路如圖9.3.4(a)所示，試分析該電路的組所示，試分析該電路的組成，按相位平衡條件判斷能否產(chǎn)生正弦波振蕩。成，按相位平衡條件判斷能否產(chǎn)生正弦波振蕩。 能產(chǎn)生正弦波振蕩能產(chǎn)生正弦波振蕩共基極放大電路共基極放大電路圖圖9.3.4 9.3.4 例例9.3.19.3.1電路電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.3.2 電路如圖電路如圖9.3.5所示，接上電源后電路不能起所示，接上電源后電路不能起振，請(qǐng)修改電路以滿足自激振蕩的條件。振，請(qǐng)修改電路以滿足自激振蕩

25、的條件。(1)靜態(tài)工作點(diǎn)不合適靜態(tài)工作點(diǎn)不合適(2)不滿足相位平衡條件不滿足相位平衡條件 三極管基極電位三極管基極電位UB=0V，三極管處于截止?fàn)?，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以電路不能正常工作。態(tài)，所以電路不能正常工作。圖圖9.3.5 例例9.3.2電路電路 修改同名端修改同名端第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1.電路組成電路組成用瞬時(shí)極性判斷用瞬時(shí)極性判斷為為正反饋正反饋，滿足自激，滿足自激振蕩的相位平衡條件。振蕩的相位平衡條件。2.相位平衡條件相位平衡條件CMLLLCf)2(2121210 振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件RrMLML be21 3.振蕩頻率和起振條件振蕩

26、頻率和起振條件 圖9.3.7 電感三點(diǎn)式振蕩電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 4.特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1)由于由于L1、L2的耦合很緊，容易起振。改變電感抽頭的耦合很緊，容易起振。改變電感抽頭的位置，即改變的位置，即改變L1、L2的比值，可以獲得滿意的正弦波，的比值，可以獲得滿意的正弦波，且振幅較大。通常反饋線圈選擇為整個(gè)線圈的且振幅較大。通常反饋線圈選擇為整個(gè)線圈的18l4。 (2)并聯(lián)諧振回路可以采用可變電容，來(lái)獲得一個(gè)較寬并聯(lián)諧振回路可以采用可變電容，來(lái)獲得一個(gè)較寬的振蕩頻率調(diào)節(jié)范圍。的振蕩頻率調(diào)節(jié)范圍。 (3)由于反饋電壓取自電感由于反饋電壓取自電感L2，而電感對(duì)高

27、次諧波的阻，而電感對(duì)高次諧波的阻抗較大，在反饋信號(hào)中有較大的高次諧波分量，使輸出波抗較大，在反饋信號(hào)中有較大的高次諧波分量，使輸出波形變差。一般用于要求不高的場(chǎng)合，產(chǎn)生幾十兆赫以下的形變差。一般用于要求不高的場(chǎng)合，產(chǎn)生幾十兆赫以下的正弦波。正弦波。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.3.3 ：振蕩電路如圖：振蕩電路如圖9.3.8(a)所示，分析電路有沒(méi)有所示，分析電路有沒(méi)有錯(cuò)誤，如有錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。錯(cuò)誤，如有錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。 滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件 但電感對(duì)直流電路相當(dāng)?shù)姼袑?duì)直流電路相當(dāng)于短路，三極管集電極和發(fā)于短路，三極管集電極和發(fā)射極電位都等于射極電位都等

28、于VCC，三極，三極管不能正常工作。因此在三管不能正常工作。因此在三極管發(fā)射極和電感極管發(fā)射極和電感2端之間端之間加隔直電容，以實(shí)現(xiàn)隔離直加隔直電容，以實(shí)現(xiàn)隔離直流量并使交流信號(hào)順利通過(guò)。流量并使交流信號(hào)順利通過(guò)。 圖圖9.3.8 9.3.8 例例9.3.39.3.3圖圖 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 用瞬時(shí)極性判斷用瞬時(shí)極性判斷為為正反饋正反饋，所以滿足，所以滿足自激振蕩的相位平衡自激振蕩的相位平衡條件。條件。1.電路組成電路組成2.相位平衡條件相位平衡條件3.振蕩頻率和起振條件振蕩頻率和起振條件212102121CCCCLLCf 振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件Rr

29、CC be12 - - - - 圖圖9.3.9 9.3.9 電容三點(diǎn)式振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 4.特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1)由于反饋電壓取自于電容，電容對(duì)高次諧波的阻由于反饋電壓取自于電容，電容對(duì)高次諧波的阻抗較小，輸出波形較好。抗較小，輸出波形較好。 (2)振蕩頻率較高，一般可達(dá)振蕩頻率較高，一般可達(dá)100 MHZ。 因?yàn)殡娙菀驗(yàn)殡娙軨1、C2的容量可以選得較小，并將放大管的的容量可以選得較小，并將放大管的極間電容也計(jì)算到極間電容也計(jì)算到C1、C2 中去。中去。 適用于產(chǎn)生固定頻率的振蕩。適用于產(chǎn)生固定頻率的振蕩。 調(diào)節(jié)電容可改變頻率，但會(huì)影

30、響起振條件。如要改變調(diào)節(jié)電容可改變頻率，但會(huì)影響起振條件。如要改變頻率，可在頻率，可在L兩端接一個(gè)兩端接一個(gè)可變電容可變電容。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 5.電容三點(diǎn)式改進(jìn)型振蕩電路電容三點(diǎn)式改進(jìn)型振蕩電路210111121CCCLf 振蕩頻率振蕩頻率選擇選擇 C C1， C C2，則：則：LCf 210減小了三極管極間電容對(duì)振蕩頻率的影響，適用于減小了三極管極間電容對(duì)振蕩頻率的影響，適用于產(chǎn)生高頻振蕩。產(chǎn)生高頻振蕩。圖圖9.3.10 9.3.10 電容三點(diǎn)式改進(jìn)型振蕩電路電容三點(diǎn)式改進(jìn)型振蕩電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.3.4 試

31、分析如圖所示電路是否滿足相位平衡條件？試分析如圖所示電路是否滿足相位平衡條件？ 圖圖9.3.11 9.3.11 例例9.3.49.3.4圖圖 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.3.5 試分析如圖試分析如圖9.3.12所示電路為改進(jìn)型電容三點(diǎn)式所示電路為改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路，已知振蕩電路，已知L=1 H，C1=0.1 F，C2=0.25 F，C為可變?yōu)榭勺冸娙?，其容值電容，其容值C=12250pF，估算振蕩頻率的可調(diào)范圍。，估算振蕩頻率的可調(diào)范圍。因因CC1，CC2，解：解： LCf210 當(dāng)當(dāng)C=12pF時(shí)，時(shí)， ZZMHHf 9 .45101210121126

32、0 振蕩頻率近似為振蕩頻率近似為 當(dāng)當(dāng)C=250pF時(shí)，時(shí)， ZZMHHf 1010250101211260 因此，振蕩頻率的可調(diào)因此，振蕩頻率的可調(diào)范圍為范圍為1045.9MHz。 圖圖9.3.12 9.3.12 例例9.3.59.3.5圖圖 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 名稱(chēng)名稱(chēng)變壓器反饋式變壓器反饋式電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式改進(jìn)型電容三點(diǎn)式改進(jìn)型電電路路形形式式振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件同左同左頻率調(diào)節(jié)方頻率調(diào)節(jié)方法及范圍法及范圍頻率可調(diào)，范圍較頻率可調(diào)，范圍較寬。寬。同左同左頻率可調(diào)，范圍頻率可調(diào)，范圍較小。較小。同左同左振蕩波形

33、振蕩波形一般一般較差較差好好好好頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度可達(dá)可達(dá) 10-4同左同左可達(dá)可達(dá) 10-4 10-5可達(dá)可達(dá) 10-5適用頻率適用頻率幾千赫幾千赫 幾十兆赫幾十兆赫同左同左幾兆赫幾兆赫 一百兆一百兆赫赫同左同左表表9.3.1 各種各種LC振蕩電路的比較振蕩電路的比較LCf 210CMLLf)2(21210 2121021CCCCLf 210111121CCCLf MCRr be RrMLML eb21 RrCC eb12 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 頻率穩(wěn)定度：用頻率的頻率穩(wěn)定度：用頻率的相對(duì)變化量相對(duì)變化量

34、ff來(lái)表示。來(lái)表示。其中，其中，f為振蕩頻率，為振蕩頻率，f 為頻率偏移。為頻率偏移。ff的值越小，的值越小，頻率穩(wěn)定度越高。頻率穩(wěn)定度越高。 振蕩頻率不穩(wěn)定的原因：振蕩頻率不穩(wěn)定的原因：選頻電路的參數(shù)、三極管選頻電路的參數(shù)、三極管參數(shù)的不穩(wěn)定等。參數(shù)的不穩(wěn)定等。 改進(jìn)措施：選用高質(zhì)量的選頻電路元件、采用直流改進(jìn)措施：選用高質(zhì)量的選頻電路元件、采用直流穩(wěn)壓電源以及恒溫等措施以外、穩(wěn)壓電源以及恒溫等措施以外、提高諧振回路的品質(zhì)因數(shù)提高諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q。RLQ0 CLR1 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 實(shí)踐表明，這樣做是有限度的，因?yàn)殡娙萜饔薪橘|(zhì)損實(shí)踐表明，這樣做是有限

35、度的，因?yàn)殡娙萜饔薪橘|(zhì)損耗，電感器有電阻損耗和高頻集膚效應(yīng)。另外，由于耗，電感器有電阻損耗和高頻集膚效應(yīng)。另外，由于C受受到電路分布電容的限制，不能做得太小，而到電路分布電容的限制，不能做得太小，而L值不能做得值不能做得太大，否則，電感線圈本身的分布電容又要增大，反而太大，否則，電感線圈本身的分布電容又要增大，反而使使LC值下降，所以，一般的值下降，所以，一般的LC回路，回路，Q值最高可達(dá)到值最高可達(dá)到幾百。在要求高頻率穩(wěn)定度的場(chǎng)合，往住采用高幾百。在要求高頻率穩(wěn)定度的場(chǎng)合，往住采用高Q值的石值的石英晶體諧振器代替一般的英晶體諧振器代替一般的LC回路?；芈贰?石英晶體振蕩電路突出的特點(diǎn)是諧振頻

36、率穩(wěn)定性好。石英晶體振蕩電路突出的特點(diǎn)是諧振頻率穩(wěn)定性好。其頻率穩(wěn)定度可達(dá)其頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-1010-11，頻帶較寬，可到，頻帶較寬，可到100 MHz以上。以上。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1.石英晶體的結(jié)構(gòu)石英晶體的結(jié)構(gòu)壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)：在石英晶片的兩極加一電場(chǎng)，晶片將產(chǎn)：在石英晶片的兩極加一電場(chǎng)，晶片將產(chǎn)生機(jī)械變形；若在晶片上施加機(jī)械壓力，在晶片相應(yīng)的生機(jī)械變形；若在晶片上施加機(jī)械壓力，在晶片相應(yīng)的方向上會(huì)產(chǎn)生一定的電場(chǎng)。方向上會(huì)產(chǎn)生一定的電場(chǎng)。壓電諧振壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率時(shí)，振幅突然增加。頻率

37、時(shí)，振幅突然增加。底座絕緣體管腳晶片引線(a)金屬殼(b)第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 2. 石英晶體的等效電路石英晶體的等效電路RC0CLL 晶體的動(dòng)態(tài)電感晶體的動(dòng)態(tài)電感 ( (10 3 102 H) )( (大大) )C 晶體的動(dòng)態(tài)電容晶體的動(dòng)態(tài)電容 ( ( 0.1 pF) )( (小小) )R 等效摩擦損耗電阻等效摩擦損耗電阻( (小小) )C0 晶片靜態(tài)電容晶片靜態(tài)電容 ( (幾幾 幾十幾十 pF) ) 由于晶片的等效電感由于晶片的等效電感L很大，而電容很大，而電容C很小，很小，R也很也很小，因此回路的品質(zhì)因數(shù)小，因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大，可達(dá)很大，可達(dá)106。

38、故其頻率的。故其頻率的穩(wěn)定度很高。穩(wěn)定度很高。CLRQ1 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 3. 頻率特性和諧振頻率頻率特性和諧振頻率RC0CL串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率電抗頻率特性電抗頻率特性O(shè)fXfsfp容性容性容性容性感性感性LCf 21s0s00p121CCfCCCCLf 0s00p121CCfCCCCLf )(1j0202CLCCCLCZ 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1.串聯(lián)型石英晶體振蕩電路串聯(lián)型石英晶體振蕩電路圖 9.4.4串聯(lián)型石英晶體振蕩電路當(dāng)振蕩頻率等于當(dāng)振蕩頻率等于 fS 時(shí)，時(shí)，晶體阻抗最小，且為純電晶

39、體阻抗最小，且為純電阻，此時(shí)正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相阻，此時(shí)正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相移為零，電路滿足自激振移為零，電路滿足自激振蕩條件。蕩條件。振蕩頻率振蕩頻率s0ff 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) R 可改變反饋的強(qiáng)可改變反饋的強(qiáng)弱，以獲得良好的正弦波。弱，以獲得良好的正弦波。f = fs，晶體呈電阻性，晶體呈電阻性第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 2.并聯(lián)型石英晶體振蕩電路并聯(lián)型石英晶體振蕩電路交流等效電路交流等效電路振蕩頻率振蕩頻率CCCCCCLf 000)(212121CCCCC 由于由于CCC 0s021fLCf 圖圖 9.4.3fs f UREF 時(shí)，時(shí)，uo = - - UOPP當(dāng)當(dāng) ui UREF

40、時(shí)時(shí), uo = UOPP1.一般的單限比較器一般的單限比較器 +UoppuO ui i0 UoppUREF(a) (a) 電路電路圖圖9.5.1 9.5.1 電壓比較器電壓比較器(b) (b) 傳輸特性傳輸特性如果需要，也可采如果需要，也可采用用同相同相輸入方式。輸入方式。 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 +UoppuO ui i0 UoppUREF閾值電壓（門(mén)限電壓）閾值電壓（門(mén)限電壓）UT：當(dāng)比較器的輸出電壓由一種狀當(dāng)比較器的輸出電壓由一種狀態(tài)跳變?yōu)榱硪环N狀態(tài)相應(yīng)的輸態(tài)跳變?yōu)榱硪环N狀態(tài)相應(yīng)的輸入電壓入電壓UREF 。單限比較器單限比較器:只有一個(gè)門(mén)限電平只有一個(gè)門(mén)限

41、電平UREF，當(dāng)輸入電壓，當(dāng)輸入電壓等于此門(mén)限電平時(shí)，輸出端的狀態(tài)立即發(fā)生等于此門(mén)限電平時(shí)，輸出端的狀態(tài)立即發(fā)生跳變跳變。常。常用于檢測(cè)輸入的模擬信號(hào)是否達(dá)到某一給定電平。用于檢測(cè)輸入的模擬信號(hào)是否達(dá)到某一給定電平。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 2.過(guò)零比較器過(guò)零比較器(1)簡(jiǎn)單的過(guò)零比較器簡(jiǎn)單的過(guò)零比較器當(dāng)當(dāng) ui 0 時(shí)，時(shí)，uo= - - UoPP ；以上電路輸出幅度是以上電路輸出幅度是UoPP，有時(shí)希望比較器的輸出幅，有時(shí)希望比較器的輸出幅值能限制在一定的范圍內(nèi)，以滿足與比較器輸出端連接的值能限制在一定的范圍內(nèi)，以滿足與比較器輸出端連接的數(shù)字電路對(duì)邏輯電平的要求

42、，此時(shí)需要數(shù)字電路對(duì)邏輯電平的要求，此時(shí)需要限幅措施限幅措施。uiuo+Uopp- -Uopp0圖圖 9.5.2 9.5.2 過(guò)零比較器電路過(guò)零比較器電路(a)(a)( ( b) b) 傳輸特性傳輸特性第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 (2)利用穩(wěn)壓管限幅的過(guò)零比較器利用穩(wěn)壓管限幅的過(guò)零比較器uiuo+Uopp - -UoppO+UZ- -UZ 設(shè)輸出電壓設(shè)輸出電壓幅值小于幅值小于Uoppui 0，ui 0，ui 0，u- - 0，uo=UZ；uo=UZ；REF21iURRu REF21iURRu 該電路的門(mén)限電平為該電路的門(mén)限電平為REF21TURRU 顯然，通過(guò)改變顯然

43、，通過(guò)改變R1與與R2的比值，即可調(diào)節(jié)門(mén)限電平。的比值，即可調(diào)節(jié)門(mén)限電平。圖圖9.5.7 9.5.7 任意電平比較器任意電平比較器 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例:已知已知 R1= R2= 5 k，UREF =2 V，UZ = 5 V，輸入電壓輸入電壓 ui波形如圖，畫(huà)出輸出電壓波形如圖，畫(huà)出輸出電壓 uo 波形。波形。= - -2V5-5-2uouI0傳輸特性傳輸特性REF21iTURRuU 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例:已知已知 R1= R2= 5k，UREF =2V，UZ = 5V，輸入電壓輸入電壓 ui波形如圖，畫(huà)出輸出電壓波形

44、如圖，畫(huà)出輸出電壓 uO 波形。波形。5-5tuO/V0REF21iTURRuU = - -2V第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 若若uI受到干擾或噪聲受到干擾或噪聲的影響，在門(mén)限電平上下的影響，在門(mén)限電平上下波動(dòng)，則波動(dòng)，則uO將在高、低兩將在高、低兩個(gè)電平之間反復(fù)地跳變，個(gè)電平之間反復(fù)地跳變，如在控制系統(tǒng)中發(fā)生這種如在控制系統(tǒng)中發(fā)生這種情況，將對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生情況，將對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。不利的影響。 單限比較電路具有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但單限比較電路具有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但存在的主要問(wèn)題是抗干擾能力差。存在的主要問(wèn)題是抗干擾能力差。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：抗干擾能力

45、差。：抗干擾能力差。解決辦法解決辦法：采用具有滯回傳輸特性的比較器。：采用具有滯回傳輸特性的比較器。應(yīng)為高電平應(yīng)為高電平錯(cuò)誤電平錯(cuò)誤電平第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1.電路組成電路組成 在單門(mén)限比在單門(mén)限比較器基礎(chǔ)上增加較器基礎(chǔ)上增加了正反饋電路實(shí)了正反饋電路實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)的。圖圖9.5.11 9.5.11 滯回比較器滯回比較器 滯回比較器又稱(chēng)施密特觸發(fā)器，它的特點(diǎn)是當(dāng)輸入滯回比較器又稱(chēng)施密特觸發(fā)器，它的特點(diǎn)是當(dāng)輸入電壓電壓ui由小變大或由大變小時(shí)，有兩種不同的門(mén)限電壓，由小變大或由大變小時(shí)，有兩種不同的門(mén)限電壓，因此電路的傳輸特性具有因此電路的傳輸特性具有“電壓遲滯回環(huán)

46、電壓遲滯回環(huán)”曲線的形狀。曲線的形狀。為了加速輸出高、低電平的轉(zhuǎn)換，運(yùn)放接成正反饋形式。為了加速輸出高、低電平的轉(zhuǎn)換，運(yùn)放接成正反饋形式。 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 2.工作原理工作原理輸出電壓：輸出電壓：uo = UZ ui=u- -=u+時(shí)，時(shí)，輸出電壓的狀態(tài)輸出電壓的狀態(tài)發(fā)生跳變。發(fā)生跳變。REF21TURRU Of22REFf2fuRRRURRRu UZZf22REFf2fTURRRURRRU 兩個(gè)門(mén)限電壓：兩個(gè)門(mén)限電壓：門(mén)限電壓門(mén)限電壓UT： 輸出發(fā)生跳轉(zhuǎn)的輸入輸出發(fā)生跳轉(zhuǎn)的輸入有兩個(gè)值，有兩個(gè)值，UT+和和UT- -。 Zf22REFf2fTURRRUR

47、RRU 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 +UZuiuo - -UZoUT- -UT+ +圖圖 9.5.159.5.15滯回比較器滯回比較器比較器有兩個(gè)不同的門(mén)限電平，比較器有兩個(gè)不同的門(mén)限電平，故傳輸特性呈故傳輸特性呈滯回滯回形狀。形狀。 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 當(dāng)當(dāng)ui增加到增加到UT+時(shí)，輸出時(shí)，輸出由由UZ跳變到跳變到- -UZ； 當(dāng)當(dāng)ui減小到減小到UT- -時(shí)，輸出時(shí)，輸出由由- -UZ跳變到跳變到UZ 。ui小小 時(shí)，時(shí)，uo為為高電平高電平UZ；ui大大 時(shí)，時(shí)，uo為為低電平低電平- -UZ。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 可見(jiàn)，改

48、變可見(jiàn)，改變UREF的大小，可的大小，可以同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)門(mén)限電平以同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)門(mén)限電平UT+和和UT- -的大小，但二者之差的大小，但二者之差UT不變。不變。也就是說(shuō)，當(dāng)也就是說(shuō)，當(dāng)UREF增大或減小時(shí)，增大或減小時(shí)，滯回比較器的傳輸特性將平行地滯回比較器的傳輸特性將平行地右移或左移，但右移或左移，但滯回曲線的寬度滯回曲線的寬度將保持不變。將保持不變。+UZuIuO - -UZOUT- -UT+ +回差回差( (門(mén)限寬度門(mén)限寬度) ) UT ：ZF22TTT2URRRUUU 與與UREF無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)ZF22TTT2URRRUUU REF21TURRU OF22REFF2FuRRRURRRu UZ第第

49、9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 OF22REFF2FuRRRURRRu REF21TURRU oF22REFF2FuRRRURRRu 當(dāng)當(dāng) UREF=0時(shí)，時(shí)，REF21TURRU oF22REFF2FuRRRURRRu 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 作用作用：產(chǎn)生矩形波、三角波和鋸齒波，或用于波形：產(chǎn)生矩形波、三角波和鋸齒波，或用于波形變換。變換。抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)。適當(dāng)調(diào)整適當(dāng)調(diào)整UT+ 和和UT- 的值，就可以避免的值，就可以避免比較器的輸出電壓比較器的輸出電壓在高、低電平之間在高、低電平之間反復(fù)跳變。反復(fù)跳變。 +UZ-UZtuO/V0當(dāng)

50、當(dāng)ui增加到增加到UT+時(shí)，輸時(shí)，輸出由出由UZ跳變到跳變到- -UZ；當(dāng)當(dāng)ui減小到減小到- -UT- -時(shí)，時(shí)，輸出由輸出由- -UZ跳變到跳變到UZ 。3. 滯回比較器的應(yīng)用滯回比較器的應(yīng)用 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.5.2 如圖如圖9.5.11所示滯回比較器，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定所示滯回比較器，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓電壓UZ土土9V，R220k，RF40k，UREF=3V，輸，輸入電壓入電壓ui為如圖為如圖9.5.12(a)所示的正弦波。試畫(huà)出輸出電壓所示的正弦波。試畫(huà)出輸出電壓uo的波形。的波形。 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 輸出高電平

51、和低電平為土輸出高電平和低電平為土9V，閥值電壓分別為，閥值電壓分別為解：解：REFF2FZF22TURRRURRRU V5V)34020409402020( REFF2FZF22TURRRURRRU V1V)34020409402020( 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 例例9.5.3 :如圖如圖9.5.11所示電路中，所示電路中，UT+、UT- -、存在干擾的、存在干擾的輸入電壓波形如圖輸入電壓波形如圖9.5.13(a)所示。試畫(huà)出輸出電壓所示。試畫(huà)出輸出電壓uO的波形。的波形。解：解：第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 ui UREF1 ，VD2截

52、止，截止，VD1導(dǎo)通，導(dǎo)通，uO為高電平；為高電平； UREF2 ui UREF2第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 9.5.4 集成電壓比較器集成電壓比較器1集成電壓比較器的特點(diǎn)和分類(lèi)集成電壓比較器的特點(diǎn)和分類(lèi) (1)特點(diǎn)特點(diǎn) 工作速度比較快；價(jià)格比較低廉；輸出電平一般可與工作速度比較快；價(jià)格比較低廉；輸出電平一般可與TTL等數(shù)字邏輯電平直接兼容，而無(wú)需外加限幅電路。等數(shù)字邏輯電平直接兼容，而無(wú)需外加限幅電路。 (2) 種類(lèi)種類(lèi) 根據(jù)比較器的響應(yīng)速度根據(jù)比較器的響應(yīng)速度：高速比較器和中速比較器；：高速比較器和中速比較器； 根據(jù)電壓比較器的指標(biāo)根據(jù)電壓比較器的指標(biāo)：精密比較器

53、、高靈敏度比較：精密比較器、高靈敏度比較器、低功耗比較器、低失調(diào)比較器以及高阻抗比較器等；器、低功耗比較器、低失調(diào)比較器以及高阻抗比較器等； 根據(jù)在一個(gè)芯片上集成的電壓比較器的數(shù)目根據(jù)在一個(gè)芯片上集成的電壓比較器的數(shù)目：?jiǎn)伪容^：?jiǎn)伪容^器、雙比較器和四比較器。器、雙比較器和四比較器。第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 2.集成電壓比較器的參數(shù)集成電壓比較器的參數(shù)型號(hào)型號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)電源電壓電源電壓典型值典型值/V輸入偏輸入偏置電流置電流/ A輸入失輸入失調(diào)電流調(diào)電流/ A輸入失輸入失調(diào)電壓調(diào)電壓/mV響應(yīng)時(shí)響應(yīng)時(shí)間間/ns開(kāi)環(huán)差開(kāi)環(huán)差模增益模增益LM111單電壓?jiǎn)坞妷罕容^器比較器1

54、5或或50.10.040.72002105LM119高速雙高速雙比較器比較器+15或或50.50.0754804104LM319高速雙高速雙比較器比較器+15或或510.28804104LM239四比較四比較器器118或或2360.250.0551.3us2105LM339四比較四比較器器118或或2360.250.0551.3us2105LM260超高速超高速比較器比較器4.56.51022163103第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 當(dāng)機(jī)內(nèi)溫度為設(shè)定值以下時(shí)，同相輸入端電壓當(dāng)機(jī)內(nèi)溫度為設(shè)定值以下時(shí)，同相輸入端電壓u+大于反相大于反相輸入端電壓輸入端電壓u- -，uo為高

55、電位。為高電位。 當(dāng)溫度上升為設(shè)定值以上時(shí)，反相輸入端電壓當(dāng)溫度上升為設(shè)定值以上時(shí)，反相輸入端電壓u-大于同相大于同相輸入端電壓輸入端電壓u+端，比較器翻轉(zhuǎn)，端，比較器翻轉(zhuǎn)，uo輸出為零電位，使保護(hù)電路輸出為零電位，使保護(hù)電路動(dòng)作，調(diào)節(jié)動(dòng)作，調(diào)節(jié)R1的值可以改變門(mén)限電壓，即設(shè)定溫度值的大小。的值可以改變門(mén)限電壓，即設(shè)定溫度值的大小。3.集成電壓比較器的應(yīng)用集成電壓比較器的應(yīng)用-LM339為例為例 CC212VRRRu 圖圖9.5.18 9.5.18 溫度檢測(cè)電路溫度檢測(cè)電路 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 幾種常見(jiàn)的非

56、正弦波幾種常見(jiàn)的非正弦波矩形波矩形波三角波三角波鋸齒波鋸齒波尖頂波尖頂波階梯波階梯波第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 1.電路組成電路組成9.6.1 矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路滯回比較器：集成運(yùn)放、滯回比較器：集成運(yùn)放、R1、R2；充放電回路：充放電回路：R、C；鉗位電路：鉗位電路：VDZ、R3。2.工作原理工作原理Z211TURRRu Z211TURRRu 圖圖 9.6.1 9.6.1 矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 uC ，當(dāng)，當(dāng) uC = UT- - 時(shí)，時(shí)， uO = +UZ ，循環(huán)上述過(guò)程。，循環(huán)上述過(guò)程。uC

57、，當(dāng)，當(dāng) uC = UT+ 時(shí)時(shí)， uO = - -UZ 。(1)充電充電設(shè)初態(tài)設(shè)初態(tài)uC= = 0，uo = + UZ 則則u+ =UT- - ，uO 通過(guò)通過(guò)R向向C反向充電反向充電(放電放電) 。(2)跳變跳變uC (3)放電放電u+ = UT+ , uO 通過(guò)通過(guò)R向向C充電充電 。Z211TURRRu Z211TURRRu 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 0uOZU ZU tt0uC T U T Ut1t22T2T(1)充電充電(2)跳變跳變(3)放電放電uC 當(dāng)當(dāng) uC= UT+ 時(shí)時(shí)， uO = - -UZ ，當(dāng)當(dāng) uC= UT- - 時(shí)，時(shí)， uO = +

58、UZ ，uC ，uO = +UZ ，電容充放電時(shí)間常數(shù)相同電容充放電時(shí)間常數(shù)相同正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)圖圖 9.6.3 9.6.3 方波發(fā)生器的波形圖方波發(fā)生器的波形圖第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 3.輸出幅度和振蕩周期輸出幅度和振蕩周期t0uCT UT U0uOZU ZU tt1t22T2TZ211)0(URRRuC Z)(UuC RC 解得：解得：)21ln(221RRRCT 占空比占空比 D=50% )(e)()0()( CtCCCuuutu 第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 4.占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路tOuC圖

59、圖 9.6.59.6.5圖圖 9.6.4 占空比可調(diào)占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路的矩形波發(fā)生電路 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：RW和和VD1、VD2的作用是將充電放電回路分開(kāi)，使的作用是將充電放電回路分開(kāi)，使電容的充、放電時(shí)間常數(shù)不同且可調(diào)，即可使矩形波發(fā)生器的電容的充、放電時(shí)間常數(shù)不同且可調(diào)，即可使矩形波發(fā)生器的占空比占空比可調(diào)?？烧{(diào)。uOtOT1T2T第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 )21ln()(221W1RRCRRT )21ln()(221W2RRCRRT WW12RRRRTTD )21ln()(221W1RRCRRT )21ln()(221W2RRCRRT )21ln()2(21

60、W21RRCRRTTT tOuCuOtOT1T2T圖圖 9.6.59.6.5圖圖 9.6.4 9.6.4 占空比可調(diào)占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路的矩形波發(fā)生電路第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 9.6.2 三角波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路A1為同相遲滯比較器，為同相遲滯比較器， 輸入三角波，輸出方波。輸入三角波，輸出方波。1.電路組成電路組成方波發(fā)生電路方波發(fā)生電路積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路A2為反相積分電路，為反相積分電路，輸入方波，輸出三角波。輸入方波，輸出三角波。 dtuCRu1o4o1第第9 9章章 波形發(fā)生及變換電路波形發(fā)生及變換電路 0uo1ZU ZU t0uoomU